Главная › Вторые блюда › Потенциал популяции. Биологический потенциал вида

Потенциал популяции. Биологический потенциал вида

Рождаемость и смертность - важнейшие факторы колебания численности популяции. Они напрямую связаны с биотическим потенциалом вида. Данное явление усиленно изучают экологи. Что такое биотический потенциал вида? Это максимальное количество потомков, которое может обеспечить одна особь за единицу времени.

От чего зависит биотический потенциал вида?

Численность популяции многих редких животных находится под строгим контролем. Долгое время биологи и экологи задавались вопросом, от чего зависит биотический потенциал вида. Не так давно ученым удалось найти ответ на этот вопрос.

Биотический потенциал вида зависит от продолжительности жизни особи и возраста достижения ею генеративного состояния. Этот показатель колеблется у разных групп организмов и видов. Количество потомков, появившихся в том или ином году, тоже изменчиво, но еще более существенна для популяции их выживаемость, зависящая от уровня смертности в каждом возрасте.

Продолжительность жизни

Если старение организмов является основной причиной смертности, то в этом случае наблюдается незначительное падение численности в раннем возрасте. Примером таких популяций служат виды однолетних растений и некоторых мышевидных грызунов.

В природных условиях достаточно редкий случай - вид с высокой смертностью в раннем возрасте, относительной устойчивостью в генеративном периоде и возрастанием смертности к концу жизненного цикла.

Наконец, третий тип характеризуется равномерной смертностью на протяжении всего жизненного цикла. В этом случае значительную роль, например, у растений, играют внутрипопуляционные конкурентные отношения. Такой тип характерен для древостоев ельников и сосняков одного возраста.

Перемещение из одной популяции в другую

От чего зависит биотический потенциал вида помимо продолжительности жизни? Кроме соотношения рождаемости и смертности, на численность популяций большое влияние оказывает перемещение особей из одной популяции в другую. У растений наиболее заметно вселение новых особей, когда на территорию популяции попадают зачатки (семена, споры) из других мест обитания.

При достаточно высокой численности местной популяции они, как правило, не меняют ситуацию, поскольку погибают в условиях конкуренции. В иных случаях могут увеличить численность своей популяции. Миграции животных происходят либо при повышении численности, либо при ее снижении, что в любом случае изменяет численность. Часто миграции связаны с расселением молодняка животных. В целом перемещение организма - один из механизмов, регулирующих численность и способ межпопуляционных связей.

Конкуренция

Поддержание численности возможно за счет увеличения иммиграции. При высокой рождаемости равенство достигается за счет эмиграции избытка особей. В остальных случаях численность популяции теряет устойчивость. Ее колебания не носят случайного характера, поскольку существует ряд механизмов, регулирующих ее в определенных пределах, близких к норме.

Остановимся на некоторых из этих механизмов. Конкуренция - это то, от чего зависит биотический потенциал вида. Это явление характерно не только для животных, но и для растений. Так, к гибели избыточного количества особей приводит внутрипопуляционная конкуренция. В результате происходит самоизреживание у растений. При сильном загущении всходов физиологически более слабые погибают.

У многолетних растений, например, у деревьев, этот процесс продолжается многие годы. Это можно наблюдать в загущенных искусственных насаждениях сосны или дуба. Компромиссная ситуация нередко возникает на лугах, когда уменьшается число побегов и общая масса популяции. В этом случае стабилизация идет не за счет числа особей, а за счет их биомассы.

Популяция (populus - от лат. народ. население) - одно из центральных понятий в биологии и обозначает совокупность особей одного вида, которая обладает общим генофондом и имеет общую территорию.

Типы популяций. Популяции могут занимать разные по размеру площади и условия обитания в пределах местообитания одной популяции тоже могут быть не одинаковы. По этому признаку выделяют три типа популяций элементарную, экологическую, географическую.

Элементарная (локальная) популяция - это совокупность особей одного вида, занимающих небольшой участок однородной площади. Между ними постоянно идет обмен генетической информацией. (Одна из нескольких стай рыб одного вида в озере)

Экологическая популяция - совокупность элементарных популяций, внутривидовые группировки, приуроченные к конкретным биоценозам. Растения одного вида в ценозе называются ценопопуляцией. Обмен генетической информацией между ними происходит достаточно часто. (Рыбы одного вида во всех стаях общего водоема).

Географическая популяция - совокупность экологических популяций, заселивших географически сходные районы. Географические популяции существуют автономно, ареалы их относительно изолированы, обмен генами происходит редко - у животных и птиц - во время миграций, у растений - при разносе пыльцы, семян и плодов. На этом уровне происходит формирование географических рас, разновидностей, выделяются подвиды. (Известны географические расы лиственницы даурской (Larix dahurica): западная (к западу от Лены (L. dahurica ssp. dahurica).

Динамика популяций - периодическое или непериодическое изменение численности, полового или возрастного состава популяции в результате действия абиотических (не зависящих от численности и плотности самой популяции) и биотических (зависящих от численности и плотности популяции) факторов.

Выделяют три вида популяционных динамик: стабильный (изменение численности популяции в несколько раз); изменчивый (колебания численности в десятки раз); взрывной (периодическое превышение средней численности в сотни и тысячи раз).

Понятие биотического потенциала.

Биотический потенциал в экологии , способность вида противостоять неблагоприятным воздействиям внешней среды. Термин введён американским экологом Р. Чепменом (1925) в связи с проблемой динамики численности животных. По Чепмену, Биотический потенциал - количественное выражение способности организмов противостоять сопротивлению внешней среды. Согласно его теории, потенциальная плодовитость животных не реализуется, поскольку она подавляется односторонним воздействием внешней среды, с которой организмы находятся в антагонистических отношениях. По современным воззрениям, такая точка зрения выглядит упрощённой. Изменения плодовитости и выживания животных происходят как под влиянием абиотических факторов, так и в результате межвидовых и внутривидовых взаимоотношений. Большую роль в этих процессах играют внутрипопуляционные механизмы, обеспечивающие активную реакцию популяции на внешние воздействия.

Рождаемость.

Рождаемость - демографический процесс, характеризующийся частотой рождений в определенной группе населения: число живорожденных детей на 1 тысячу населения за 1 год. Уровень рождаемости во всем мире в 1985-90 составил 27,1%; самый высокий уровень рождаемости, по оценкам ООН, наблюдался в Кении - 53,9%, самый низкий в Сан-Марино - 9,3% (1985). В России в 1990 - 13,4%. Наряду со смертностью, младенческой смертностью и продолжительностью жизни - важный показатель естественного движения населения.

Смертность.

Смертность - интенсивность процесса гибели особей в популяции. Смертность выражается числом особей, умерших или погибших за определ. период на некоторой территории или акватории по отношению к условному их числу (к 100 или 1000); иногда используют удельную оценку смертности- в расчёте на одну особь в единицу времени. Период времени, для которого оценивают смертность, может варьировать от часов и суток для мелких организмов (бактерии, простейшие) до года для крупных (млекопитающие, птицы).

Сохранение или рост численности зависит не только от скорости размножения (число новорожденных, отложенных яиц, произведённых семян или спор в единицу времени). Не менее важно и пополнение взрослого состава популяции за счёт потомства. Высокая скорость размножения при низких темпах пополнения не может существенно увеличить её численность.

Например - рыбы вымётывают тысячи или миллионы икринок, но лишь ничтожно малая часть выживает и превращается во взрослое животное. Растения рассеивают огромное количество семян.

И напротив, размер популяции может расти за счёт увеличения темпов пополнения при малой скорости размножения. Это относится к людям (рождаемость низкая, но детская смертность низкая, поэтому практически все дети доживают до взрослого возраста).

Другим важным фактором, ведущим к росту популяции, относится способность животных мигрировать, а семян рассеиваться на новых территориях, приспосабливаться к новым местам обитания и заселять их, наличие защищённых механизмов и устойчивость к неблагоприятным условиям среды и болезням.

Биотический потенциал - это совокупность факторов, способствующих

увеличению численности вида.

Следовательно: рост, снижение и постоянство популяции зависит от соотношения между биотическим потенциалом и сопротивлением среды.

Принцип изменения популяции: это результат нарушения равновесия между биотическим потенциалом и сопротивлением окружающей её среды.

Подобное равновесие является динамическим, т.е. непрерывно

регулирующимся, т.к. факторы сопротивления среды редко подолгу остаются неизменными. Например: в один год численность популяции снизилась из-за засухи, а в следующий год полностью восстановилась при обильных дождях. Подобные колебания продолжаются неопределённо долго. Равновесие - понятие относительное. Иногда амплитуда отклонений мала, иногда значительна, но пока сократившаяся популяция способна восстановить прежнюю численность, она существует.

Равновесие в природных системах зависит от плотности популяции , т.е. числа особей на единицу площади. Если плотность популяции растёт - сопротивление среды увеличивается, в связи с чем увеличивается смертность и рост численности прекращается. И наоборот, с уменьшением плотности популяции - сопротивление среды ослабевает и восстанавливается прежняя численность.

Кроме этого, биотический потенциал зависит от критической

численности популяции. Если численность популяции (оленей, птиц или рыб) падает ниже этой величины, гарантирующей воспроизводство, биотический потенциал стремится к нулю и вымирание неизбежно.

Существование может быть поставлено под угрозу, даже когда множество представителей вида живы, но живут в домашних условиях, т.е. изолированы друг от друга (попугаи).

Равновесие экосистемы.

Гомеостаз - это состояние подвижно-стабильного равновесия экосистемы (гомео - тот же, стазис - состояние).

Равновесие в экосистемах поддерживается процессами с обратнойсвязью.

Рассмотрим простейшую экосистему: заяц-рысь, состоящую из двух трофических уровнях.

Когда численность зайцев невелика, каждый из них может найти достаточно пищи и удобных укрытий для себя и своих детёнышей. Т.е. сопротивление среды невысоко, и численность зайцев увеличивается несмотря на присутствие хищника. Изобилие зайцев облегчает рыси охоту и выкармливание детёнышей. В результате численность хищника также возрастает. В этом проявляется обратная положительная связь . Однако с ростом численности зайцев уменьшается количество корма, убежищ и усиливается хищничество, т.е. усиливается сопротивление среды. В результате численность зайцев -снижается. Охотиться хищникам становится труднее, они испытывают нехватку пищи и их численность падает. В этом проявляется обратная отрицательная связь , которая компенсирует отклонения и возвращает экосистему в исходное

состояние.

Подобные колебания происходят периодически вокруг некого среднего уровня.

Численность

резкое изменение гибель время

факторов

При некоторых условиях обратная связь может быть нарушена. Например, на зайцев стал охотиться другой хищник, или среди зайцев возникла инфекционная болезнь. При этом происходит нарушение сбалансированности системы, которое может быть обратимым или необратимым. Роль помех могут играть и абиотические факторы. Засуха нижает продуктивность растений и ограничивает пищу для зайцев, что немедленно отразиться на хищнике.

При появлении помех в системе «заяц-рысь» станет меньше и зайцев и рысей. Стабильность системы в целом не нарушается, но объём трофических уровней изменится. При этом новый уровень стабильности опять будет обеспечиваться механизмами обратной связи.

Понятно, что давление помех не может быть беспредельным. При массовой гибели зайцев экосистема за счёт обратной отрицательной связи не может компенсировать отклонения. Тогда данная система прекратит своё существование.

Та область, в пределах которой механизмы отрицательной обратной связи способны сохранить устойчивость системы, хотя и в изменённом виде, называют гомеостатическим плато .

Экосистемы тем стабильнее во времени и пространстве, чем они сложнее, т.е. чем больше видов организмов и пищевых связей.

Экосистема человека:

80% производимой пищи основано на потреблении 5 видов (пшеница, рис, кукуруза, соя, сахарный тростник).

Экологическая ниша.

Местообитание - это место, где живёт организм (лес, луг, болото, внутри другого организма).

Экологическая ниша - пространственно-временное положение организма в рамках экосистемы (где, когда и чем питается, где устраивает гнездо и т.п.)

На первый взгляд кажется, что животные должны конкурировать друг с другом за пищу и убежища. Однако это происходит редко, т.к. они занимают разные экологические ниши. Пример: дятлы извлекают личинки из-под коры, воробьи- зерном. И мухоловки и летучие мыши ловят мошкару, но в разное время - днём и ночью. Жираф поедает листья с верхушек деревьев и не конкурирует с другими травоядными.

У каждого вида животных своя ниша, что сводит к минимуму конкуренцию с другими видами. Поэтому в сбалансированной экосистеме присутствие одного вида обычно не угрожает другому.

Адаптация к разным нишам связана с действием закона лимитирующего фактора. Пытаясь использовать ресурсы за пределами своей ниши животное сталкивается со стрессом, т.е. с ростом сопротивления среды. Иными словами, в собственной нише его конкурентоспособность велика, а вне её значительно ослабевает или

пропадает вовсе.

1. Скворцы, завезённые в Северную Америку из Европы, за счёт своего агрессивного территориального поведения вытеснили местных «синих» птиц.

2. Одичавшие ослы потравили пустынные экосистемы, вытеснив оттуда снежного барана.

4. Земледельцы ищут методы борьбы с сорняком ранее не встречавшимся в нильской долине. Невысокое растение с крупными листьями и мощным корнем уже несколько лет ведёт наступление на обрабатываемые земли Египта. Местные агрономы считают его чрезвычайно активным вредителем. Оказывается, что это растение известно в Европе под названием «хрен деревенский». Вероятно его завезли русские специалисты, строившие металлургический комбинат.

Концепция экологической ниши применима и к растениям. Как и у животных их конкурентоспособность высока лишь в определённых условиях.

Пример: Платаны растут по берегам рек и в поймах, дубы на склонах. Платан приспособлен к переувлажнённой почве. Семена платана распространяются вверх по склону и этот вид может расти там при отсутствии дубов. Аналогично, жёлуди, попадая в пойму, гибнут из-за избытка влаги и не способны конкурировать с платанами.

Экологическая ниша человека - состав воздуха, воды, пищи, климатические условия, уровень электромагнитного, ультрафиолетового, радиоактивного излучения и пр.

популяция генетический биотический потенциал

Плодовитость насекомых и способность их к размножению часто необычайно велика. Нередко эту способность к размножению обозначают понятием потенциал размножения, или биотический потенциал . Наиболее рационально им обозначать не плодовитость вида вообще, а теоретический максимум потомков, получаемый от одной пары особей (при партеногенезе -- от одной особи) за весь год. Например, яблонная плодожорка, откладывает в среднем 100 яиц, поэтому ее биотический потенциал при двух поколениях составит на одну пару особей (при равном числе самцов и самок в популяции) 50 2 , т. е. 2500. У тлей, дающих за лето до 15 и более партеногенетических поколений при той же самой плодовитости, т. е. 50 особей на самку, биотический потенциал достигает астрономических показателей -- в данном примере 50 15 , т. е. миллиарды миллиардов особей.

Академик В. И. Вернадский рассматривал размножение организмов как проявление одного из свойств живой материи -- способность распространяться по земной поверхности в результате производимой химической работы и создания новых количеств живого вещества. Эту способность он обозначил понятием скорость передачи жизни, которая является величиной постоянной и характерной для каждого вида организмов; она определяется размерами и массой тела, половой продуктивностью, числом поколений в тот или иной отрезок времени и требованиями к среде обитания. В целом скорость передачи жизни характеризует геохимическую энергию видов и выражается числом см/с.

Например, скорость передачи жизни у нестадных саранчовых со-ставляет примерно 13--15 см/с, а у лугового мотылька--45 см/с; это значит, что распространение этих насекомых завершилось бы на Земле, учитывая длину экватора примерно в 40 тыс. км, в первом случас в течение около 9 лет, а во втором -- около 3 лет.

Биотический потенциал и скорость передачи жизни являются теоре-тическими абстракциями и в реальной природе размножение организмов никогда не соответствует этим величинам. Однако оба эти понятия ценны тем, что позволяют установить для видов численные показатели их потенциальной энергии размножения

Невозможность полной реализации в природе биотического потенциала видов -- следствие ограничивающего воздействия внешней среды: под ее воздействием происходит либо снижение плодовитости, либо гибель части потомства. В целом громадная воспроизводительная способность насекомых страхует их от полной гибели и вымирания в природе при возникновении неблагоприятных условий среды.

Предположим, что самка данного вида откладывает в среднем 200 яиц (плодовитость F равна 200) и смертность на протяжении всего развития равна нулю. Если соотношение полов в потомстве, как чаще всего бывает 1:1 (доля самок q = 0,5), то это означает, что в первом поколении будет Fq т.е. 200 0,5 = 100 самок. Каждая из этих самок в следующем поколении даст жизнь еще сотне самок, в результате чего во втором поколении будет 10000 самок. Очевидно, что в n-ном поколении число самок может быть рассчитано по следующей формуле:

Если же исходно мы имеем не одну самку, а N самок, то через n поколений их будет:

Очевидно, что при таких условиях численность популяции будет круто возрастать по экспоненте (степенной функции). Смена поколений все же занимает некоторое время. Тогда скорость изменения численности при большом количестве поколений или их быстрой смене можно представить как результат деления прироста численности на интервал времени (абсолютная скорость роста популяции), или из расчета на исходное число особей -

При последовательном уменьшении интервала времени (0) мы получаем мгновенную скорость роста популяции - r (биотический потенциал ):

Возвращаясь к формуле роста популяции (1), мы можем теперь ее написать следующим образом:

где - численность популяции через время t, N - исходная численность популяции, е - основание натуральных логарифмов, r - биотический потенциал, t - интервал времени. График этой экспоненциальной (показательной) функции представлен на рис.27. Если логарифмировать формулу 3, получим следующее выражение:

График этой функции - прямая линия. Биотический потенциал на этом графике может быть представлен как тангенс угла наклона графика к оси абсцисс. Очевидно, что биотический потенциал - не чисто умозрительная категория. Зная численность популяции N в момент времени t, и последующую численность N в момент t , можно определить биотический потенциал по формуле:

В начале мы приняли, что смертность насекомых в течение развития равна нулю. При такой ситуации биотический потенциал будет максимально возможным в данных условиях. В природе же это условие практически никогда не выполняется и определяемый биотический потенциал будет определяться разностью между плодовитостью и смертностью. Благодаря стремлению размножаться, насекомые могли бы увеличивать свою численность беспредельно, если бы не тормозящие рост популяции факторы, снижающие плодовитость или приводящие часть насекомых к гибели. Такое сопротивление среды можно определить как разность между максимально возможным и реально наблюдаемым биотическим потенциалом .

Сохранение или рост численности зависит не только от скорости размножения (число новорожденных, отложенных яиц, произведённых семян или спор в единицу времени), но и от пополнения взрослого состава популяции за счёт потомства. Высокая скорость размножения при низких темпах пополнения не может существенно увеличить её численность. Например, рыбы вымётывают тысячи или миллионы икринок, но лишь ничтожно малая часть выживает и превращается во взрослое животное. Растения рассеивают огромное количество семян.

Другим важным фактором, ведущим к росту популяции, относится способность животных мигрировать, а семян – рассеиваться на новых территориях, приспосабливаться к новым местам обитания и заселять их, наличие защищённых механизмов и устойчивость к неблагоприятным условиям среды и болезням.

Биотический потенциал – это совокупность факторов, способствующих увеличению численности вида .

Увеличение численности

Уменьшение численности

сопротивление среды:

– нехватка питания

– нехватка воды

– нехватка подходящих мест обитания

– неблагоприятные погодные условия

– хищники

– болезни

– конкуренты

биотический потенциал:

– рождаемость

– способность к расселению

– способность к захвату новых мест обитания

– защитные механизмы

– способность выдерживать неблагоприятные условия

Рис.5. Факторы изменения численности популяций

Следовательно: рост, снижение и постоянство популяции зависит от соотношения между биотическим потенциалом и сопротивлением среды (рис.5).

Принцип изменения популяции : это результат нарушения равновесия между биотическим потенциалом и сопротивлением окружающей её среды .

Подобное равновесие является динамическим, т.е. непрерывно регулирующимся, т.к. факторы сопротивления среды редко подолгу остаются неизменными. Например, в один год численность популяции снизилась из-за засухи, а в следующий год полностью восстановилась при обильных дождях. Подобные колебания продолжаются неопределённо долго. Равновесие – понятие относительное. Иногда амплитуда отклонений мала, иногда значительна, но пока сократившаяся популяция способна восстановить прежнюю численность, она существует.

Равновесие в природных системах зависит от плотности популяции , т.е. числа особей на единицу площади. Если плотность популяции растёт – сопротивление среды увеличивается, в связи с чем увеличивается смертность и рост численности прекращается. И, наоборот, с уменьшением плотности популяции – сопротивление среды ослабевает и восстанавливается прежняя численность.

Воздействие человека на природу часто приводит к вымиранию популяции, т.к. не зависит от плотности популяции. Разрушение экосистем, загрязнение окружающей среды одинаково влияют на популяции как с низкой, так и высокой плотностью. Кроме этого, биотический потенциал зависит от критической численности популяции. Если численность популяции (оленей, птиц или рыб) падает ниже этой величины, гарантирующей воспроизводство, биотический потенциал стремится к нулю и вымирание неизбежно.

Существование может быть поставлено под угрозу, даже когда множество представителей вида живы, но живут в домашних условиях, т.е. изолированы друг от друга (например, попугаи).

Гомеостаз – это состояние подвижно-стабильного равновесия экосистемы (гомео – тот же, стазис – состояние) .

Равновесие в экосистемах поддерживается процессами с обратной связью.

Рассмотрим простейшую экосистему: рост популяции жертвы (заяц)↔рост популяции хищника (рысь), состоящую из двух трофических уровней. Когда численность зайцев невелика, каждый из них может найти достаточно пищи и удобных укрытий для себя и своих детёнышей. Т.е. сопротивление среды невысоко, и численность зайцев увеличивается несмотря на присутствие хищника. Изобилие зайцев облегчает рыси охоту и выкармливание детёнышей. В результате численность хищника также возрастает. В этом проявляется обратная положительная связь . Однако с ростом численности зайцев уменьшается количество корма, убежищ и усиливается хищничество, т.е. усиливается сопротивление среды. В результате численность зайцев снижается. Охотиться хищникам становится труднее, они испытывают нехватку пищи и их численность падает. В этом проявляется обратная отрицательная связь , которая компенсирует отклонения и возвращает экосистему в исходное состояние .

Подобные колебания происходят периодически вокруг некого среднего уровня.

При некоторых условиях обратная связь может быть нарушена. Например, на зайцев стал охотиться другой хищник, или среди зайцев возникла инфекционная болезнь. При этом происходит нарушение сбалансированности системы, которое может быть обратимым или необратимым. Роль помех могут играть и абиотические факторы. Засуха снижает продуктивность растений и ограничивает пищу для зайцев, что немедленно отразиться на хищнике.

При появлении помех в системе «заяц – рысь» станет меньше и зайцев и рысей. Стабильность системы в целом не нарушается, но объём трофических уровней изменится. При этом новый уровень стабильности опять будет обеспечиваться механизмами обратной связи.

Та область, в пределах которой механизмы отрицательной обратной связи способны сохранить устойчивость системы, хотя и в изменённом виде, называют гомеостатическим плато (рис.6) .

верхний предел положительной связи

гомеостатическое плато

нижний предел отрицательной связи

Рис.6 Механизмы связи экосистемы

Равновесие экосистем связано и с местообитанием – это место, где живёт организм (лес, луг, болото, внутри другого организма).

Экологическая ниша – пространственно-временное положение организма в рамках экосистемы (где, когда и чем питается, где устраивает гнездо и т.п.) .

На первый взгляд, кажется, что животные должны конкурировать друг с другом за пищу и убежища. Однако это происходит редко, т.к. они занимают разные экологические ниши. Пример: дятлы извлекают личинки из-под коры, воробьи – зерном. И мухоловки и летучие мыши ловят мошкару, но в разное время – днём и ночью. Жираф поедает листья с верхушек деревьев и не конкурирует с другими травоядными.

Приспособление к разным нишам связано с действием закона лимитирующего фактора . Пытаясь использовать ресурсы за пределами своей ниши, животное сталкивается со стрессом, т.е. с ростом сопротивления среды. Иными словами, в собственной нише его конкурентоспособность велика, а вне её – значительно ослабевает или пропадает вовсе.

Адаптация животных к определённым нишам заняла миллионы лет и протекала в каждой экосистеме по-своему. Ввезённые из других экосистем виды могут вызвать вымирание местных именно в результате успешной конкуренции за их ниши. Яркие примеры того: скворцы, завезённые в Северную Америку из Европы, за счёт своего агрессивного территориального поведения вытеснили местных «синих» птиц. Или одичавшие ослы потравили пустынные экосистемы, вытеснив оттуда снежного барана.

Ещё один последний пример: земледельцы искали методы борьбы с сорняком ранее не встречавшимся в нильской долине. Невысокое растение с крупными листьями и мощным корнем уже несколько лет вело наступление на обрабатываемые земли Египта. Местные агрономы считали его чрезвычайно активным вредителем. Оказывается, что это растение известно в Европе под названием «хрен деревенский». Вероятно, его завезли русские специалисты, когда-то строившие металлургический комбинат.

Концепция экологической ниши применима и к растениям. Как и у животных, их конкурентоспособность высока лишь в определённых условиях. Примером тому – платаны растут по берегам рек и в поймах, дубы на склонах. Платан приспособлен к переувлажнённой почве. Семена платана распространяются вверх по склону и этот вид может расти там при отсутствии дубов. Аналогично, жёлуди, попадая в пойму, гибнут из-за избытка влаги и не способны конкурировать с платанами.

Экологическая ниша человека – состав воздуха, воды, пищи, климатические условия, уровень электромагнитного, ультрафиолетового, радиоактивного излучения и пр.

Адаптация, изменение или вымирание экосистем. В природе каждое поколение любого вида подвергается отбору на выживаемость и воспроизводство . Особи, которые выживают и размножаются, передают свои гены следующему поколению, а гены тех, что погибли, не оставив потомства, отсеиваются из генофонда. Таким образом, генофонд каждого вида испытывает действие естественного отбора. Поэтому почти все признаки организма служат выживанию и воспроизводству.

При изменении любого абиотического или биотического фактора вид ожидает один из трёх путей:

Адаптация – это процесс приспособления живых организмов к определённым условиям внешней среды . Процесс адаптации – в генофонде могут присутствовать гены, которые позволят некоторым особям выжить в новых условиях и восстановить потомство. Через несколько поколений под действием естественного отбора возникнет популяция, хорошо приспособившаяся к новым условиям.

Существуют следующие виды адаптации:

Адаптация к климатическим и другим абиотическим факторам (чистая шерсть, перелёт птиц на юг, зимняя спячка у медведей, опадение листвы, холодостойкость хвойных деревьев).

Адаптация к добыванию пищи и воды (у жирафа – длинная шея, чтобы есть листья с деревьев, паук плетёт сеть, хищники – быстро бегают, длинные корни растений в пустыне).

Адаптация, обеспечивающая поиск и привлечение партнёра у животных и опыление у растений (яркое оперение, пение, запах, яркий цвет у цветков).

Адаптация к миграциям у животных и распространение семян у растений (перелёт птиц, стада лошадей, крылья у семян для переноса ветром, колючки у семян) .

Миграция – часть популяции может найти новое местообитание с подходящими условиями и продолжить там своё существование .

Вымирание – если ни одна пара особей не может мигрировать, спасаясь от воздействия неблагоприятных факторов, а те выходят за пределы устойчивости всех индивидов, то популяция исчезнет (динозавры) .

Это означает, что в разные периоды истории Земля была населена разными существами. Ни одному виду не гарантировано выживание. Ископаемые остатки свидетельствуют, что виды появляются, распространяются, дают начало другим видам и в большинстве случаев вымирают.

Итак, по мере изменения условий существования, некоторые виды адаптируются и преобразуются, а другие вымирают. Что же определяет их судьбу?

Выживание вида обеспечивается его генетическим разнообразием и слабыми колебаниями внешних условий . Если генофонд очень разнообразен, даже при сильных изменениях среды некоторые особи сумеют выжить. При низком разнообразии генофонда, наоборот, малейшее изменение среды может привести к вымиранию вида, поскольку генов, позволяющих особям противостоять отрицательному воздействию не найдётся. В этом плане сельское хозяйство с его узкой генетической базой оказывается самым беззащитным.

Если изменения малозаметны и/или происходят постепенно, большинство видов сумеет приспособиться и выжить. А возможны и такие катастрофические изменения (ядерная война), что не выживет ни один вид.

На выживание также влияет географическое распространение . Чем шире распространён вид, тем, как правило, выше его генетическое разнообразие и наоборот. Кроме того, при обширном ареале некоторые его участки могут быть удалены или изолированы от районов, где нарушались условия существования, в них вид сохранится, даже если исчезнет из других мест.

Если в новых условиях часть особей выжила, то восстановление популяции и дальнейшая адаптация будут зависеть от скорости воспроизведения , поскольку изменение признаков происходит только путём отбора в каждом поколении. Например: пара насекомых даёт несколько сотен потомков, которые проходят жизненный цикл за несколько недель. Соответственно: скорость воспроизведения у насекомых в тысячу раз выше, чем у птиц, выкармливающих 2-6 птенцов в год, и одинаковый уровень приспособленности к новым условиям разовьётся во столько же раз быстрее. Стоит ли удивляться, что насекомые быстро адаптируются и приобретают устойчивость к применяемым против них пестицидам, тогда как другие дикие виды от этого гибнут.

Важны и размеры организма . Мухи могут существовать и в мусорном ведре, тогда как крупным животным для выживания нужны обширные пространства.

В целом же сокращение генетического разнообразия с одной стороны и ускоряющееся ухудшение окружающей среды с другой стороны, не способствуют устойчивости биосферы. Поэтому в ближайшие 50 лет человечеству предстоит сделать выбор: или создать устойчивую человеческую экосистему или стать свидетелями глобальной катастрофы.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите факторы биотического потенциала, способствующие увеличению численности вида.

2. Каковы основные факторы, определяющие «сопротивление среды»?

3. От чего зависит равновесие в экосистемах?

4. Приведите примеры проявления обратной положительной и обратной отрицательной связей в экосистеме.

5. Что такое гомеостатическое плато?

6. Экологическая ниша: определение и факторы, определяющие её.

7. Какие существуют виды адаптации живых организмов?

8. Какие факторы определяют судьбу живых организмов?